《科学》杂志：2017夏日科学悦读

高斯寒/编译

《科学》杂志：2017夏日科学悦读

高斯寒/编译

从遥远的火星表面直至距离我们更近的人类大脑（神秘程度一点也不亚于火星），今年《科学》杂志编辑挑选出的读物将邀请读者投入到科学之中。初试身手酿酿酒，在一名考古学家的指导下重现远古的美酒；趁着CRISPR技术大热的契机，看看圈内人如何概述基因编辑；带着你的营火故事到另一层面，这儿有一辑来自核子历史的怪异故事或者戏剧性地复述地球的真实天灾；1793年，是什么昆虫让美国联邦政府陷入混乱？宗教是如何指引早期研究者得出“俄罗斯套娃”版的繁殖理论？哪位著名化学家曾经支付25万美元，只为了拿回一幅画像和他的化学仪器？在以下的书评中寻找答案吧！

《远古的酿酒》

在漫长的职业生涯中，帕特里克·麦戈文（Patrick McGovern）已经成为某种程度上的考古学名人。他与全球各地的研究者合作，一起分析人类的化学足迹——其中最著名的就是人类在寻求发酵时留下的那些化学物质。在《远古的酿酒》引言中，麦戈文形容我们寻找美酒这件事从本质上来说是一种想要消耗普遍物质的生物学冲动。这些普遍物质是我们与许多物种共享的基因，稍微列举一些的话，包括其他灵长类生物、蜜蜂和斑胸草雀。

学术圈之外，麦戈文的研究工作也因为他和角鲨头酿酒厂的萨姆·卡拉焦内（SamCalagione）的长期合作关系获得了认可。多年来，麦戈文和卡拉焦内一起工作，有时一起环球游历，他们基于许多不同的考古遗址发现的化学特征，努力创造出一系列“远古艾尔啤酒”。《远古的酿酒》的核心内容包括了7种这类啤酒的简短历史（另外还有一种鸡尾酒的简史！！），这些酒来自的年代与地域多种多样，有新石器时代的中国、铁器时代的安那托利亚以及前古典期直至后古典期的中美洲。

麦戈文逐章呈现了从考古发现到当代重现的过程，向读者提供了文化史内容，谨慎地描述了考古科学的试验和证据。麦戈文再三强调了从有限数据重构过去的不确定性，风趣地形容在复制远古酒类的过程中的当代协商是充分“真实”却仍然合乎人意的。为了真真切切地让读者明白酿酒步骤，每章末尾都提供了酿酒配方以及各色搭配菜肴的食谱。

尽管《远古的酿酒》一书既有知识性又有趣，若干批评意见也必须指出。这类笼统的概论书籍中常有一个通病，它们往往会始终强调文化本质主义，忽视人类社会在时间和空间上的多样性。一个典型例子是欧洲的许多前罗马时代居住者的身份交代得不准确，作者或明或暗地称他们为“凯尔特人”。

《远古的酿酒》陷入了跨文化比较的窠臼，根植于社会生物学传统，聚焦于人类对所有发酵之物的喜爱的必要条件。它所冒的风险是暗中降低了人类对于发酵饮品的实践与信仰的多样性，将它拉低到功用性、经济性和生物决定论的解释。

尽管有着这些缺点，《远古的酿酒》是科学外展的绝佳范例：对研究的局限诚实以对，对于结果的不确定性坦诚承认，并且示范了科学研究如何能成为个人的热情所在。

《远古的酿酒：再发现与再创造》，帕特里克·E·麦戈文著，诺顿公司出版，2017年，325页。

《造物的裂痕》

生物化学家詹妮弗·杜德娜（JenniferDoudna）在2007年专心研究起一种少有人知的细菌免疫系统时，她并没有打算兴风作浪，惹来麻烦。但话又要说回来，她那时也不知道她不久后会研究出一种重要的工具，它有着改变生命的能力。她最终在研究社群内制造出的涟漪可不是寻常的波浪。恰恰相反，它是一场海啸。

《造物的裂隙》由杜德娜和她的昔日弟子塞缪尔·斯滕伯格（SamuelSternberg）合著，叙述了CRISPR这种强大的新基因编辑技术的起源和潜在用途，正是这项技术确立了杜德娜在科学界成为一个家喻户晓的名字。主体内容以“工具”和“任务”呈现，并且从杜德娜的视角以第一人称讲述。

第一部分最开始，介绍了基因编辑技术的历史，这些研究尝试又是如何受到了根除遗传性疾病这一追求的驱动。尽管这门越来越完善的、苛求细节的技术对于保证人类健康有着良好前景，但直到某次她凑巧碰到一位同事，对方介绍了CRISPR技术给她之后，杜德娜和她的团队才沿着这条探究路线，获得了成果。

尽管对于任何一个掌握了遗传学或分子生物学实用知识的人来说，书的这一部分都可能是乏味无聊的，请耐心地接受这一进修课程。回顾基础知识会让你的想象力自由驰骋。你会发现自己暂停下来，策划你自身的CRISPR启发下的科学项目或者科幻小说情节。

在这本书的后半部分，两位作者勾勒出CRISPR技术令人吃惊的潜在应用。部分应用能帮助到人类，有望治愈遗传性疾病，或者用基因工程方法培育出新的超级作物来喂饱增长中的地球人口。但他们也对缺乏管理的人类胚胎试验、优生学和新颖生物武器的产生恐惧。

然而，推动整本书的是字里行间的叙述。杜德娜详述研究是何时发布的，讲演报告是何时进行的，潜藏在背后的却是一条背景知识——书中提到的许多研究者目前卷入了一场法律战，他们争夺的是一个价值数十亿美元的初生市场。当作者在另一部分讲述奥巴马政府在2015年宣告反对为了临床用途而编辑人类的生殖细胞系，很难不去想象未来的新政治气候中会有什么样的纷争等待着CRISPR技术。

杜德娜和斯滕伯格预测，在一代人的时间之内，世上将几乎没有未被CRISPR技术染指的领域。如上所说，不可能不去揣想，这本书背后的动机是要押注在杜德娜对这项技术的主张，还是意图要为了释放出一种会不可逆转地改变地球生命的技术而抢先承认错误。

在前言的末尾，杜德娜邀请读者参与到有关基因编辑的讨论中来——与她一道从这场众所周知的海啸中安全幸存。然而，无论你有没有准备好划桨，这场风浪终将到来。

《造物的裂痕：基因编辑和控制进化的不可思议力量》，詹妮弗·A·杜德娜、塞缪尔·H·斯滕伯格合著，霍顿-米夫林-哈考特公司出版，2017年，301页。

《来自太阳的第四块岩石》

为什么我们应该花费金钱、时间和资源，去一个荒凉不毛、看起来专门要摧毁我们的机器人使节的星球呢？在《来自太阳的第四块岩石》中，尼基·詹纳（NickyJenner）用一个非常有说服力的例子说明了火星为何值得我们如此努力。

早期古希腊的哲学家们注意到，火星看起来会在一段时间内逆转运动方向，再进入停顿，最终再次恢复成向前运动。我们如今知道，这是火星和地球以略微不同的速度绕着太阳周转的结果。事实证明，这个看起来微不足道的细节在判定地球其实不是宇宙中心时起到至关重要的作用。自从那时起，火星一直让科学家忙忙碌碌。

从古代海洋理论到能够维持生命的地下蓄水层猜想，从消失的磁场到致命的辐射水平，这本书详细描写了我们对我们探索最多的行星邻居知道的所有知识。它也涉及了大量机器人科学，描述了NASA的火星车的功绩，那些火星车充当了即将存在于火星上的人类的前哨。

任何人都能在书中找到自己感兴趣的章节：那些花费时间思考激光剑和曲速引擎的科幻小说爱好者会了解到地质学以及探索太阳系的错综复杂一面，而业余地质学家会接触到大量受到红色星球启发的流行文化实例。后者是这本书真正闪光的地方，也就是詹纳开始思考火星对人类历史和文化的影响。

詹纳也生动地叙述了太空和环境情况对火星造成的危害，描述了什么原因使得我们难以派卫星到红色星球（距离是一个原因，但也是因为火星大气层太过稀薄，无法让航天器大幅减速，但是稠密程度又不足以在计算时忽略），为什么更难做到的是派人类去火星执行长期任务（宇航员缓慢地受到辐射以及由失重引发的健康问题最让人忧虑）。

《来自太阳的第四块岩石》更像是动机宣言，而不是指南手册，只用一个章节来介绍去往火星的技术难题，但用一整本书介绍我们为什么应该去尝试。这么做之后，它起到了激励读者为人类历史下一个潜在的里程碑加油鼓劲的作用。

《来自太阳的第四块岩石：火星的故事》，尼基·詹纳著，BloomsburySigma出版，2017年，280页。

2015年，NASA的火星勘测轨道飞行器抓拍到火星塞壬槽沟区域的一个撞击坑的特写照片

《思维的隐秘生活》

人类大脑是现代科学所知的最复杂的器官之一，关于大脑是如何塑造我们的身份的——或者我们的身份如何能塑造大脑——还有许多事有待了解。在阿根廷神经科学家马里亚诺·西格曼（Mariano Sigman）的首部著作《思维的隐秘生活》中，他让读者探索神经科学和心理学的基础知识，希望揭开我们的大脑如何控制我们的能力和个性发展的神秘途径。

为了理解大脑是如何形成的，大脑如何创造出“身份边界”（正如书中前面的一个章节恰当地命名一样），我们必须弄明白习得性行为在童年是如何确立的。在书中的第一章里，西格曼描述了婴儿的心理学，从婴儿如何识别语言模式到婴儿在多少岁数以何种方式发展出自我控制和道德准则。他简洁地解释了一些让研究者能够一窥儿童大脑发育的心理学实验。

在一个实验中，西格曼描述了宾夕法尼亚大学2012年进行的研究，在支持性环境长大的儿童大脑与缺乏社会稳定性的同龄人大脑进行了比较。在青少年时期，不仅实验对象的行为显著不同，他们大脑的大小和复杂性也截然不同：受到良好养育的儿童展现出更大的大脑尺寸，而受到最小支持的儿童在大脑灰质部分显示出更明显的脑室，甚至出现萎缩的迹象。

西格曼以这段漫谈风格的介绍为基础，在之后的章节里探索起诸如身份的形成、意识、大脑在成年人的一生中（尤其是在学习时）如何改变等专题。个别研究以及从哲学或历史学中获得的经验在通俗易懂、简洁明了的段落里得到呈现。在书的最后一章，全书中被逐个揭露的见解结合到一起，西格曼探讨了教育和我们如何使用大脑知识来影响我们的教育方式。

虽然西格曼经常闲扯，但他提供了对基础性行为心理学实验的生动描绘，提出吸引人的问题——我们该如何看待大脑这个掌管我们思维的器官。这本书详尽地审视了众多实验，这部分总体而言极具启迪，而西格曼显然对神经科学充满激情，这使得这本书容易浏览。

《思维的隐秘生活：你的大脑如何思考、感觉和决定》，马里亚诺·西格曼著，利特尔-布朗公司出版，2017年，288页。

《虫虫世界》

记者戴维·麦克尼尔（DavidMacNeal）第一次将一只硕大的苯蝗插针做成标本时，唤醒了他内心的“昆虫爱好”。在《虫虫世界》中，他开始了一次了解昆虫以及昆虫研究者的旅程。

布里斯托尔动物园的一名策展人手上拿着一只豪勋爵岛竹节虫，它是全球最稀有的昆虫之一

《虫虫世界》提供了许多领域的知识概要，包括综合病害虫管理、法医昆虫学和食用昆虫，同时突出介绍了昆虫在人类社会的各个方面扮演的重要角色。书中主题包括这些多才多艺的生物扮演的许多角色，从宠物到害虫，从蜂蜜生产者到潜在的食物来源和疾病传播的媒介。书中也详细解释了一些与昆虫有关的复杂现象，譬如释放无繁殖能力的蚊子到野外控制疫病以及蜜蜂的蜂群崩溃综合征。

每个章节都向读者介绍了某一个昆虫学研究领域，描述这个领域的起始，解释它在目前的进展。点缀于其间的是与相关专家的访谈，包括科学家、害虫控制操作员、策展人、厨师和其他各种人士。

他对昆虫像孩童一般的巨大兴趣能够感染他人。他疯狂地列举事实（譬如说，在1793年，一种叫黄热病的传染病——埃及伊蚊寻求它们中意的繁殖条件，促成疾病传播——使得乔治·华盛顿政府一度解散），纳入无礼的言辞（比如说，将一只电子蟑螂取名为“卧槽”比尔·莫瑞），阅读过程就算没有偶尔让人忘却主题，也是充满娱乐性。我留意到好几处显然不符合科学的建议（比如说，他在进行了一次匆忙潦草的家庭实验，用包括从鹿角粉到橄榄油在内的各种原料制作一种酊剂之后，称赞了害虫控制天然药品的优点），但总体而言，这本书对于一名并不熟悉昆虫，但对昆虫感到好奇的读者来说，会是一个有益的起点。

昆虫学是一个广阔的研究领域，有着众多饱含热情、独一无二的研究者，麦克尼尔对此加以充分利用。他所做的访谈是这本书真正闪光的地方，展现出昆虫学家对于昆虫和整个生物世界的热情，这种热情在昆虫学家身上是常常能够见到的。这是一本展现昆虫世界各种怪异事实的书，也是一本讲述昆虫爱好者特殊癖好的书，结果证明，无论是昆虫还是昆虫爱好者，他们看起来都不像第一眼看上去那么怪异陌生。

《虫虫世界：统治世界的昆虫以及迷恋昆虫的人》，戴维·麦克尼尔著，圣马丁出版社，2017年，320页。

《原子冒险》

《原子冒险》是詹姆斯·马哈菲（JamesMahaffey）关于核科学历史的最新著作，读起来像是在读一本恐怖故事集，今年夏天在营火旁分享书中的故事再完美不过了。你没有听说过纳粹工程师在阿根廷建造了核反应堆的故事吗？或者一位疯狂的父亲企图用辐射毒杀儿子的故事？抑或日本政府如何雇用墨西哥间谍偷窃美国核机密的故事？

像任何一个优秀的营火故事一样，《原子冒险》中叙述的故事能激起同等程度的恐惧、好奇和怀疑。但马哈菲已经做好了功课。这本书中能看出用心的研究，有着大量脚注和参考书目列表。

作为一种风格，许多核子历史的研究都坚持于某个众所周知的地点——比如田纳西州橡树岭，或者新墨西哥州洛斯阿拉莫斯——还经常和美国的二战核武器实验密切相关。马哈菲足迹遍布全球的核子之旅间接指出，核历史是全球史，而不仅仅是美国历史。

在某些方面，《原子冒险》让人联想起历史学家理查德·罗兹的著作《原子弹秘史》。两本著作都探讨了原子弹研究项目中相关科学家和军事人员的性格。但马哈菲提供的不仅仅是历史。他试图向读者教授故事背后的科学知识。书中不管何时提起原子弹、飞机或反应堆，他都会迅速开始对相关科学进行技术含量丰富的解释。

马哈菲笔下的大多数故事都充满趣味，但他的那些更加个人化的趣闻提供了宝贵一课。1989年，好几所大学争相要证明一种理论上的核能来源冷核聚变的存在。当马哈菲和同事试图揭开这段历史时，他们再现了那些大学实验室的紧张气氛。（冷核聚变目前仍然是一项人类琢磨不透的技术。）这些细节使得读者能够一瞥研究者生活中经历挫折和喜悦的真实时刻。

在一个迷恋成就的文化里，讨论那些没能成功的东西有它的重要性。《原子冒险》做得极好的一点在于它颂扬了科学的全部：那些表现好的科学、表现糟糕的科学和表现怪异的科学。

《原子冒险：秘密岛屿、遗忘的N射线和同位素谋杀案——一次进入核科学狂野世界的旅程》，詹姆斯·马哈菲著，飞马图书，2017年，421页。

《世界末日》

我们脚下的岩石中记录着数千万年的地质历史，记起这一点的话，不由感到仓皇失措。彼得·布兰嫩（PeterBrannen）开始对地球大灭绝展开富含诗意的调查是在这样一个并列位置上：他站在新泽西州的帕利瑟德玄武岩上，眺望纽约市的嘈杂景象，2亿年前在这个地方发生过一次大规模顺次死亡。在《世界末日》一书中，他多次回返到这个主题，令人想起岩石的画面，岩石里充满了许多远古的秘密，可供好奇的观察者探究。

大规模灭绝自然引起了我们的担忧：什么地方出错，才会让地球上的大部分生命在地质学上的眨眼之间死亡？大灭绝何时会再次发生？布兰嫩以时间为序，从多细胞生命的发端说起，再说到一颗地质活跃的星球上进化面临的众多危险，最终分别用一个章节来介绍动物生命遭遇的5次大灭绝。

按照他的解释，地球也许尝试了许多方法来杀死我们，从火山超级喷发到不那么夸张的手段（譬如温室气体和无氧海水使得生物窒息）。布兰嫩详述了这些事件，描写了它们如何可能对远古生物圈有着灾难性的后果。他的书中包含了丰富的关于现代地球的参考资料，也绘制了每一次灾难毁掉的生态系统的逼真图片。

在古生物学者和业余化石收藏者的陪同下，布兰嫩仔细观察公路的路边切面，寻找远古海洋生命的化石。他去了墨西哥的希克苏鲁伯撞击坑中心，去了一片德州牧场上传说中的海啸堆积物遗址。在这本书的最后数章里，他推断了地球的未来，利用气候建模者和未来主义者的洞察力，探究了人类文明的近期结果。

当布兰嫩为许多已经灭绝的动植物绘制出栩栩如生的图画，他也接触了研究这些失落世界和它们末日的科学。他采访了观点相异的专家，那些专家拥护相反的模型，对于造成前几次大灭绝的历史背景和杀灭机制提出了其他假说，他所叙述的不仅仅是地质学历史，更是科学辩论的互动。这两种叙述相互结合，布兰嫩小心翼翼地给读者留下印象——对于地质时间的深度，对于众多曾经在岁月长河中支配地球的、我们并不熟悉的生物政权——这些才是这本书的最主要优点。

《世界末日：火山灾难、致命的海洋，地球大灭绝的探索》，彼得·布兰嫩著，Ecco出版，2017年，342页。

恐蛇发女妖兽（DinogorgonRubidgei）是未能从二叠纪大灭绝中幸存下来的众多生物之一

《生命的种子》

尽管婴儿如何产生背后的真相继续笼罩在影射和类比之下，人类繁殖背后的科学已经众所周知。然而，假如你将时钟往前拨上几个世纪，“婴儿来自哪儿？”的答案更有可能受到神秘主义和猜测——而不是科学共识——的指引。

《生命的种子》追踪这条路径，从早期解剖学者开始，经过18世纪“卵子还是精子”的大辩论，最终进入19世纪后期，那时所有的相关知识终于开始拼合在一起。这本书绘制出一幅友善的画面，包括了错误、发现以及在过去数个世纪里，文化偏见和宗教让科学发现变得复杂的方式。

这本书分成4个部分，每个部分都充满了能激发兴趣的轶事和形象鲜明的历史人物。在“窥视身体”部分中，多尼克以概述古代世界的创世神话和思想开篇，最终介绍起大量早期解剖学专家，他们通过解剖人体的途径去理解人类身体。他追溯列奥纳多·达·芬奇和安德雷亚斯·维萨里等人的贡献，介绍了早期繁殖理论。

在“寻找卵子”的部分中，探求继续。这个部分叙述了“卵源论者”和“精源论者”之间长达一个世纪的争论，双方都确信卵子或精子对新生命的创造完全负责，但无法在到底是卵子还是精子上取得一致意见。

一些早期的哲学家和医生相信，每一种存在过的生物都以微型体形式存在于同个物种的成员之内

宗教和科学在“俄罗斯套娃”部分中相会，多尼克在这个部分中介绍了先存说（或先成说）。那些同意这项理论的人坚信，每个生命都隐藏在“亚当的睾丸或夏娃的卵巢”里，每个生命都藏匿在比它更大的生命中。尽管这种想法在如今显得可笑，多尼克解释了这种观念对早期科学家来说是如何合乎情理的，他们不会构想到一个没有神一般的造物主的世界。那时候的一名科学家写道，这样的理论“只会对那些根据他们的感官和想象力来衡量上帝的无限力量的惊奇程度的人才显得怪诞”。

进度缓慢但又必然如此，对于繁殖的现代理解在书中的最后一个部分进入焦点。这个让人感兴趣的高潮在一开始讲述了穿丝绸裤子的青蛙，并且此后的内容只会变得越来越有趣。

《生命的种子：从亚里士多德到达·芬奇，从鲨鱼的牙齿到青蛙的裤子，发现婴儿来自何方的漫长怪异的探求之旅》，爱德华·多尼克著，基本图书公司出版，2017年，320页。

《恺撒的最后一口气》

英文中“气体”这个词大致来自于希腊文中代表“混沌”（Khaos）的词：在这些无法触摸到的物质中，有数以万亿计的极小微粒以几百英里的时速飞来飞去，用力地彼此碰撞，再以随机方向弹飞。然而，因为气体是肉眼所看不见的，人们常常容易忘记气体是多么的强大和无处不在。

在《恺撒的最后一口气》中，萨姆·基恩描述了气体如何在地球历史的许多篇章中扮演主角，从太阳系的起始到当前在其他星球上对生命的搜索。他在科学话题中间穿插了偏离主题、但常常很幽默的故事，介绍一些帮助揭示气体的重要性质的历史人物。譬如说，谁知道发现氧气在燃烧中起到重要作用的安托万-洛朗·拉瓦锡曾经付了相当于现今28万美元的金钱，只为换回一幅他自己和他妻子的肖像画以及他的化学仪器？

这本书分为3个部分：大气成分的具体细节；气体如何影响了人类；最后一部分是人类如何影响了大气。每一章节都聚焦于一种不同的气体或一组气体。在某一章中，基恩描述了19世纪的“化学牛仔”，他们永不满足的渴望是寻找到合适的化合物，制造出威力更强质量更好的炸药，结果导致实验室事故和无辜的死难者，以及一次修补受损名声的徒劳尝试（诺贝尔奖正是这次尝试的产物）。在另一章中，基恩分享了“笑气”一氧化二氮的历史，它曾经既是药物，又是派对药物，最终在降低即将接受手术的病人的自杀率方面发挥重要作用。

基恩擅长运用清晰且生动的比拟来解释概念，从而使得各类读者均能理解此前生疏的科学概念。譬如说，氮气分子构成了地球大气层78%的成分，它的强大三键使得它无法被那些需要氮气来生存下去的生物所利用，他在书中某个地方把这种体验比拟为“在海洋中央渴死”。他对历史的叙述充满丰富的细节，其间点缀了有趣的事实（比如说，哈伯-博施法生成化肥，帮助种植全球上的一半食物，也是全球的1%能量消耗的根源），向那些早已熟谙科学的人提供新的观点。那些惧怕化学式和数学方程式的读者会因为它们在这本书中极少出现而满意。

尽管这本书极有广度——基恩涉及了多于15个不同话题——书中的故事既有信息性，又条理清楚。毋庸置疑，他成功地达成了自己的目标，“让这些不可见的气体故事变得可见。”

《恺撒的最后一口气：解码我们周围空气的秘密》，萨姆·基恩著，布朗公司出版，2017年，384页。

[资料来源：Science][责任编辑：彦 隐]